3D-Technologien auf dem Vormarsch ... - GIT Verlag

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Der Lichtblick
Thorsten Gonschior, Inhaber und Gründer
der Firma Spectral Process (Erkelenz,
Deutschland), meint, dass die formale
Prüfung des Glases so alt wie die
Glasproduktion selbst ist. „Und auch
heute gibt es immer noch einige Bereiche,
in denen die Prüfung manuell und
nach Augenschein ausgeführt wird.“
Einige Hersteller verlassen sich auf
mechanische Prüfsysteme, die auf direktem
Kontakt mit dem Glas basieren. Der
Glasbehälter kann dabei gedreht, mit
Druckluft gefüllt oder mit einem Taster
geprüft werden.
Es gibt auch zahlreiche kamerabasierte
Highend­Inspektionssysteme. Aber
laut Gonschior gibt es weltweit Glasproduzenten,
die keine 250.000 € bis 500.000
€ für ein Inspektionssystem ausgeben
können oder wollen, selbst wenn der
Druck, strenge Qualitätskontrollen einzuhalten
(insbesondere bei Behältern für
Lebensmittel), groß ist. Die Kosten sind
eindeutig ein Thema. Aber immer mehr
Produzenten erkennen, dass sie keine
große Wahl haben. Sie müssen die hohen
Qualitätsstandards erfüllen und den Produktionsprozess
verbessern, wenn sie
wettbewerbsfähig bleiben wollen.
Als sich einer seiner Kunden an Gonschior
zwecks Nachrüstung einer bereits
vorhandenen Maschine gewandt hat, war
der Unternehmer davon überzeugt, dass
er eine kostengünstige Alternative liefern
kann. „Das ursprüngliche System hatte
eine optische Komponente für die Fehlersuche,
aber keinen Prozessor“, sagt er.
„Die Maschine war nicht mehr am Markt
verfügbar, so dass wir die Idee hatten, einen
Teil des gesamten Prüfprozesses durch
ein skalierbares Subsystem zu ersetzen.“
Smartes Subsystem lässt die Qualitätskontrolle von Glas erstrahlen
Ein heißer Stoff
Glas entsteht, wenn eine Mischung aus Siliciumoxid,
Natriumcarbonat, Kaliumoxid,
Magnesiumoxid und anderen Mineralstoffen
auf eine Temperatur von über 1.000 °C
erhitzt wird. Wenn das Glas als Behälter
verwendet werden soll, wird das geschmolzene
Glas in Formen gepresst und
kühlt dann ab, das heißt, es wird langsam
und kontrolliert in einem Kühlofen gekühlt
und danach geprüft. Gonschior
nennt sein System „Opening Inspector“,
da es die Öffnungen von hohlen Glasbehältern
(z. B. Flaschen) auf Risse, Einschlüsse
(Blasen und Teilchen) überprüft.
„Für die Getränkeindustrie ist es wichtig,
fehlerhafte Flaschen aus der Produktionslinie
zu nehmen. Alles außer einer glatten
Oberfläche kann Verletzungen hervorrufen.
Hersteller von Getränken mit Kohlensäure
können ruiniert werden, wenn die
Flaschen fehlerhaft sind und nicht richtig
verschlossen werden können”, sagt er. Außerdem
dürfen die Behälter keinen Grat,
scharfe Kanten oder Splitter aufweisen,
wenn sie die Prüfung bestehen sollen.
Die einfache Lösung
Der „Opening Inspector“ kann in einer
Vielzahl von Maschinen für die Glasprüfung
eingesetzt werden. Das „Subsystem“
besteht aus einer Smart Kamera
der Matrox Iris P­Serie, einer Stromversorgung
und einer eigens angefertigten
Beleuchtungseinrichtung. Gonschior hat
die Kamera der Matrox Iris P­Serie aus
verschiedenen Gründen ausgewählt. „Sie
ist kostengünstig, klein, aber für ihre
Größenordnung dennoch leistungsstark“,
Das Schmelzen von Quarzsand und Formen
von Glas ist ein Verfahren, das es schon seit
frühester Zeit gibt. Die Herstellung von Glas
ist aber noch lange nicht perfekt, obwohl
heutige Produktionsmethoden von einem
größeren wissenschaftlichen Kenntnisstand
über die Eigenschaften der verschiedenen
Zusatzstoffe für die Verbesserung der Haltbarkeit
des Glases profitieren. Das Glas
kann Blasen oder Sprünge aufweisen, so
dass jedes Teil geprüft werden muss.
sagt er. Eine Smart Kamera eliminiert
auch viel von dem, was er „zusätzliche
Entwicklung“ nennt: Gehäuse, Computer,
elektrische Verbindungen etc. Aber wichtiger
ist, dass „ich nach dem Testen der
Iris [Kamera] festgestellt habe, dass Matrox
gute Arbeit geleistet hat … Ich habe
keine Schwachstellen oder unzureichend
funktionierende Hardware­ oder Software­Komponenten
gefunden, wie ich
sie normalerweise bei [handelsüblichen]
Bauteilen finde.“
Als Kern des Systems führt die Kamera
der Matrox Iris P­Serie nicht nur die visuelle
Prüfung durch, sondern liest auch die
Sensoren ein und aktualisiert die technische
Ausrüstung über digitale I/Os. Für
die Messung der Innen­ und Außenmaße
des Behälters und die Lokalisierung von
Einschlüssen, Rissen und eingepressten
Strukturen verwendet die Software der
Anwendung u. a. eine Reihe von Modulen
der Matrox Imaging Library (MIL): Blobanalyse,
Kantenerkennung und das Metrologiemodul.
Das menschliche Auge
kann eingepresste Strukturen leicht erkennen,
aber für eine Software werden
klare Definitionen benötigt. Theoretisch
arbeitet der „Opening Inspector“ mit Glas
verschiedenster Farben, wobei transparentes,
braunes und grünes Glas als Standard
betrachtet wird. Die richtigen Bedingungen
für die Erfassung verwendbarer
Bilder hängen von der Justierung der Intensität
der Beleuchtungseinrichtung oder
des Kameraverstärkers ab. Bei der Prüfung
von transparentem Glas treten dabei
die meisten Schwierigkeiten auf.
In den „Opening Inspector“ können
verschiedene komplexe Subsysteme per
Ethernet integriert werden. Gonschior
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